(57)【要約】【課題】脱塩処理の操作がなく、単純で小型の装置により醤油粕の大量処理が可能な装置を提供すること、醤油粕を効率良く、殆ど完全に分解単純化でき、また単位醤油粕重量当たりメタン濃度が５０％以上と高いバイオマスを高収量で、安定して得る装置を提供する。【解決手段】密閉式のタンクを下部の発酵槽１と上部のガスホルダー室２とで構成し、該発酵槽１外周側壁に発酵槽内液温を所定の品温に加熱する加熱部３を設け、また該発酵槽内に攪拌装置４を設けたメタン発酵槽本体５と、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液及び醤油粕の受入槽６と、メタン発酵終了後の消化液収納槽７と、ガスホルダー室２からガスを取出すガス排出管８とからなり、上記受入槽６内と発酵槽１内とを途中にポンプ９を介してパイプ１０で気密的に連通し、また消化液槽７と発酵槽１内とをパイプ１１で気密的に連通したことを特徴とする醤油粕のメタン発酵処理装置。【選択図】図１
2005007390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
醤油粕を消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液で、希釈しスラリー化する手段、該スラリーを脱塩処理することなく空気遮断した状態でメタン発酵処理する手段及び気相部から発酵ガスを取出す手段とを備えてなる醤油粕のメタン発酵処理装置。
【請求項２】
醤油粕を消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液で、希釈しスラリー化する手段、該スラリーを脱塩処理することなく密閉式のタンクに移送する手段、該スラリーを空気遮断した状態で攪拌しつつ所定の温度に加温しメタン発酵処理する手段、発酵処理物を抜取る手段及び気相部から発酵ガスを取出す手段とを備えてなる醤油粕のメタン発酵処理装置。
【請求項３】
醤油粕を消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液で、希釈しスラリー化する手段、該スラリーを脱塩処理することなく密閉式のタンクに移送する手段、該スラリーを空気遮断した状態で攪拌しつつ所定の温度に加温しメタン発酵処理する手段、発酵処理物を抜取る手段、該発酵処理物を固液分離する手段、気相部から発酵ガスを取出す手段及び該発酵ガスから不純ガスを分離する手段とを備えてなる醤油粕のメタン発酵処理装置。
【請求項４】
密閉式のタンクを下部の発酵槽１と上部のガスホルダー室２とで構成し、該発酵槽１外周側壁に発酵槽内液温を所定の品温に加熱する加熱部３を設け、また該発酵槽内に攪拌装置４を設けたメタン発酵槽本体５と、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液及び醤油粕の受入槽６と、メタン発酵終了後の消化液収納槽７と、ガスホルダー室２からガスを取出すガス排出管８とからなり、上記受入槽６内と発酵槽１内とを途中にポンプ９を介してパイプ１０で気密的に連通し、また消化液収納槽７と発酵槽１内とをパイプ１１で連通したことを特徴とする醤油粕のメタン発酵処理装置。
【請求項５】
密閉式のタンクを下部の発酵槽１と上部のガスホルダー室２とで構成し、該発酵槽１外周側壁に発酵槽内液温を所定の品温に加熱する手段３を設け、また該発酵槽内に攪拌装置４を設けたメタン発酵槽本体５と、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液及び醤油粕の受入槽６と、メタン発酵終了後の消化液収納槽７と、濾液槽１２と、脱硫装置１３と、ガスホルダー室２からガスを取出すガス排出管８とからなり、上記受入槽６内と発酵槽１内とを途中にポンプ９を介してパイプ１０で気密的に連通し、また消化液収納槽７と発酵槽１内とをパイプ１１で連通し、脱硫装置１３とガスホルダー室２とをガス排出管８で気密的に連通し、また消化液収納槽７と濾液槽１２とを途中に固液分離機１４を介してパイプ１５で連通したことを特徴とする醤油粕のメタン発酵処理装置。
【請求項６】
受入槽６は、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液の投入口および醤油粕原料投入口がそれぞれ受入槽６内に臨んで開口し、また受入槽６内に攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の醤油粕の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、脱塩処理の操作がなく、単純で小型の装置により醤油粕の大量メタン発酵処理が可能であり、またＢＯＤとクロルイオン濃度が共に非常に高い醤油粕の水希釈スラリーを、そのまま非常に効率良く、メタン及び低級脂肪酸などに分解単純化でき、また醤油粕１ｋｇから約３００〜４５０リットルのバイオマスを得ることが可能で、また燃料ガスとして利用可能な、メタン濃度が５０％を超えるバイオマスを連続的に安定して得る装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、醤油粕１重量部を粉砕後、水１８重量部と海底から採取した海洋性底質汚泥２重量部を添加し、十分混和後水酸化ナトリウムによってｐＨを約８に調整後、攪拌機付き密閉培養タンクで、嫌気的に発酵させ、醤油粕１ｋｇからメタン１ｇ、酢酸７８ｇ、プロピオン酸３１ｇ、酪酸５ｇの発酵生産物と、醤油粕の減量化（半減）を行う方法（特許文献１）が知られている。しかし、この方法は単位醤油粕重量当たりのメタンの収量が非常に悪い欠点を有する。
また、塩類を含有する有機性廃棄物を脱塩処理した後、メタン発酵処理し、発酵後液を固液分離により固形物スラリーと廃液に分離し、固形物スラリーをメタン発酵で得られたメタン含有ガスの燃焼ガスを熱源として乾燥させることを特徴とする塩類を含有する有機性廃棄物の処理方法（特許文献２）が知られている。
この方法は、脱塩処理の操作が煩雑で、装置が大型化、複雑化し、塩類を含有する有機性廃棄物の処理費用が嵩む欠点を有する。
【特許文献１】特開２０００−２６２２４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２７３４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、脱塩処理の操作がなく、単純で小型の装置により醤油粕の大量処理が可能な装置を提供すること、またＢＯＤとクロルイオン濃度が共に非常に高い醤油粕の水希釈スラリーを、そのまま非常に効率良く、メタン及び低級脂肪酸などに分解単純化でき、また醤油粕１ｋｇから約３００〜４５０リットルのバイオマスを得ることが可能で、また燃料ガスとして利用可能な、メタン濃度が５０％を超えるバイオマスを連続的に安定して得る装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、上記課題を解決するため鋭意研究を重ねた結果、完成したものであって、すなわち本発明は、醤油粕を消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液で、希釈しスラリー化する手段、該スラリーを脱塩処理することなく空気遮断した状態でメタン発酵処理する手段、気相部から発酵ガスを取出す手段とを備えてなる醤油粕のメタン発酵処理装置である。
【０００５】
また本発明は醤油粕を消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液で、希釈しスラリー化する手段、該スラリーを脱塩処理することなく密閉式のタンクに移送する手段、該スラリーを空気遮断した状態で攪拌しつつ所定の温度に加温しメタン発酵処理する手段、発酵処理物を抜取る手段、気相部から発酵ガスを取出す手段とを備えてなる醤油粕のメタン発酵処理装置である。
【０００６】
また本発明は、醤油粕を消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液で、希釈しスラリー化する手段、該スラリーを脱塩処理することなく密閉式のタンクに移送する手段、該スラリーを空気遮断した状態で攪拌しつつ所定の温度に加温しメタン発酵処理する手段、発酵処理物を抜取る手段、該発酵処理物を固液分離する手段、気相部から発酵ガスを取出す手段、該発酵ガスから不純ガスを分離する手段とを備えてなる醤油粕のメタン発酵処理装置である。
【０００７】
また本発明は、密閉式のタンクを下部の発酵槽１と上部のガスホルダー室２とで構成し、該発酵槽１外周側壁に発酵槽内液温を所定の品温に加熱する加熱部３を設け、また該発酵槽内に攪拌装置４を設けたメタン発酵槽本体５と、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液及び醤油粕の受入槽６と、メタン発酵終了後の消化液収納槽７と、ガスホルダー室２からガスを取出すガス排出管８とからなり、上記受入槽６内と発酵槽１内とを途中にポンプ９を介してパイプ１０で気密的に連通し、また消化液槽７と発酵槽１内とをパイプ１１で気密的に連通したことを特徴とする醤油粕のメタン発酵処理装置である。
【０００８】
また本発明は、密閉式のタンクを下部の発酵槽１と上部のガスホルダー室２とで構成し、該発酵槽１外周側壁に発酵槽内液温を所定の品温に加熱する手段３を設け、また該発酵槽内に攪拌装置４を設けたメタン発酵槽本体５と、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液及び醤油粕の受入槽６と、メタン発酵終了後の消化液収納槽７と、濾液槽１２と、脱硫装置１３と、ガスホルダー室２からガスを取出すガス排出管８とからなり、上記受入槽６内と発酵槽１内とを途中にポンプ９を介してパイプ１０で気密的に連通し、また消化液槽７と発酵槽１内とをパイプ１１で連通し、脱硫装置１３とガスホルダー室２とをガス排出管８で気密的に連通し、また消化液槽７と濾液槽１２とを途中に固液分離機１４を介してパイプ１５で連通したことを特徴とする醤油粕のメタン発酵処理装置である。
【０００９】
また本発明は、受入槽６は、消化液、その濾液、又はそれらの活性汚泥含有水性液の投入口および醤油粕原料投入口がそれぞれ受入槽６内に臨んで開口し、また受入槽６内に攪拌手段が設けられていることを特徴とする請求項４または５に記載の醤油粕の処理装置を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、脱塩処理の操作がなく、単純で小型の装置により醤油粕の大量処理が可能な装置を提供すること、またＢＯＤとクロルイオン濃度が共に非常に高い醤油粕の水希釈スラリーを、そのまま非常に効率良く、メタン及び低級脂肪酸などに分解単純化でき、また醤油粕１ｋｇから約３００〜４５０リットルのバイオマスを得ることが可能で、また燃料ガスとして利用可能な、メタン濃度が５０％を超えるバイオマスを連続的に安定して得る装置を提供する。
また本発明の装置によれば、ＢＯＤが３１０００ｍｇ／ｌおよびクロルイオン濃度が３９００ｍｇ／ｌの醤油粕スラリーにおいて、ＢＯＤ除去率が約９０％を達成することが可能となる。
また、本発明の装置によれば、メタンガス濃度が５０〜６０％である、地方都市の都市ガスとほぼ同じで、良質なガスが安定して得られる。
また、本発明の装置によれば消化液から固液分離されて得られる固形分は、数十分の一（例えば約１／８０）であって、このことから醤油粕を殆ど完全に分解できることが判る。そして該分解物はコンポストとして好適であり、農業における野菜栽培、園芸植物の栽培用肥料として利用でき、また分離液は水処理が容易であり、また液肥としても利用が可能である特徴を有する。
さらにまた、バイオガスは脱硫装置にて硫化水素を取り除き、その後、コジュネ型発電機で電力に変換可能で、また発電機から出る排熱は発酵槽の加温に利用可能となる。
またバイオガス発生量は、期間平均で安定的に発生し、メタンガス濃度もほぼ一定して得られる効果を奏する。
また、ＢＯＤ除去率が９０％近い値が得られ、またＣＯＤ除去率もほぼ５０％に近い値が得られる。したがって、その後の水処理が比較的容易である利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一具体例を示す、醤油粕のメタン発酵処理装置の概略説明図である。
まず、醤油粕を水性液で希釈してスラリー化する手段としては、受入槽６と、該受入槽６内に醤油粕原料投入口６ａ、醤油粕のメタン発酵処理液（以下、消化液という）、その濾液、又はそれらから分離した活性汚泥（発酵槽の底部から分離採取した活性汚泥、返送汚泥など）含有水性液の投入口６ｂおよび水の投入口６ｃがそれぞれ臨んで開口し、また受入槽６内に攪拌手段６ｄが設けられているものが挙げられる。攪拌手段６ｄとしては、モーター駆動によるプロペラ式攪拌機、ブレード式攪拌機、圧縮空気による通気攪拌機などが挙げられる。
上記水性液は、水道水又は井戸水などを使用する場合に比べて、メタン菌によるメタン発酵が旺盛にしかも安定的に営まれ、メタン濃度の高いバイオガスを効率良く採取できるので好ましい。
特に消化液から分離した活性汚泥は、水道水又は井戸水に比べてバイオガス発生能力（発酵力）が非常に高いことが判明した。
水希釈は、醤油粕１重量部に水性液（又は水性液の水希釈液）６〜１０重量部を混和することが好ましい。すなわち水性液（又は水性液の水希釈液）の混和量が少なすぎるとメタン発酵が旺盛に行われなくなり、効率良く消化ができなくなる。反対に多すぎるとバイオガスのメタン濃度が希薄になり、バイオガスを後で濃縮するための操作を新たに必要とする問題を有する。
【００１２】
また、該スラリーを空気遮断した状態で攪拌しつつ所定の温度に加温しメタン発酵する手段としては、密閉式のタンクを下部（液槽部）の発酵槽１と上方（気相部）のガスホルダー室２とで構成し、発酵槽１内底部付近に、モーターで駆動する回転軸を発酵槽１の外周壁に貫通して設け、その該回転軸にプロペラまたは攪拌羽根（ブレード）を取付けた攪拌装置４、あるいは発酵槽１の外周壁にガス送気管（図面簡略化のため図示せず）を貫通してその先端部を発酵槽１の底部付近に開口し、ガス送気管の他端部から炭酸ガス、窒素ガス、水素ガスなどの嫌気性ガスを送入するようにした攪拌装置４を有し、さらにまた該発酵槽１外周側壁に熱媒体（蒸気、熱水など）の通流するジャケット（図面簡略化のため図示せず）を設けるか、または発酵槽１内に熱媒体（蒸気、熱水など）の通流する蛇管（図面簡略化のため図示せず）を設けるか、または電気ヒーター（図面簡略化のため図示せず）などを設置して発酵槽内液温を所定の品温に制御する手段を設けたものなどが挙げられる。なお、本発明では、発酵槽１をリアクターということがある。
【００１３】
発酵処理物を抜取る手段としては、消化液槽７と発酵槽１内とを途中に逆止弁、栓またはポンプ（図面簡略化のため図示せず）を介装したパイプ１１で液密的にに連通する手段が挙げられる。
【００１４】
気相部より発酵ガスを取出す手段としては、ガス排出管８の一方をガスホルダー室２に連通し、他方を脱硫化装置１３に連通させる手段が挙げられる。
この脱硫装置は、任意のものが採用可能であるが、例えば以下の装置が挙げられる。すなわち、発生した発酵ガス（以下バイオガスということがある）は、主要成分であるメタンおよび二酸化炭素の他に硫化水素などの不純ガスを含んでいる。この発生ガス量に対して５〜２０％程度の空気を供給し、消化分離液をポンプによって循環させ、脱硫塔壁面、上面および液面に生息していると思われる硫黄酸化細菌により硫化水素を分解する生物脱硫方式の脱硫塔（装置）が挙げられる。なお、１６は発電機を示し、１７は醤油粕収納ホッパー、１８は定量排出機、そして１９は移送機（スクリューフィーダー）を示す。
【００１５】
また、消化液を固液分離する手段としては、ローラープレス型のエンドレスベルトフィルター、遠心分離機、スクリュープレス、プレコートフィルター、真空フィルター、多孔板式固液分離機、振動篩などの固液分離装置１４が挙げられる。
【実施例１】
【００１６】
（容量１０リットルの発酵槽を用いた、醤油粕のバッチ式メタン発酵処理装置）
「醤油粕を水性液で希釈してスラリー化する手段」を、受入槽６に醤油粕原料投入口６ａと水性液投入口６ｃを臨ませ、内部に攪拌機（ハンドミキサ）６ｄを備えたものとし、醤油粕１重量部と水道水８重量部を混和し、ハンドミキサーで軽く攪拌してスラリー化することとし、「該スラリーを空気遮断した状態でメタン発酵処理する手段」を、有底筒状のタンクの上部を開閉可能な蓋体で気密的に密閉した容量１０リットルのメタン発酵槽とし、「気相部より発酵ガスを取出す手段」を、合成樹脂チューブとして、「醤油粕のメタン発酵処理装置」を図１の如くセットした。
なお、前記装置を３７℃に設定された温水湯浴中にセットし、１日に数回、発酵液を攪拌した。
【実施例２】
【００１７】
（容量３リットルの発酵槽を用いた、醤油粕のバッチ式メタン発酵処理装置）
上記実施例１のメタン発酵処理装置において、「メタン発酵槽」を「容量３リットルのフラスコ」に代える以外は全く同様にして「醤油粕のバッチ式メタン発酵処理装置」を得た。
なお、前記装置を３７℃に設定された温水湯浴中にセットし、１日に数回、発酵液を攪拌した。
【００１８】
醤油粕の基本性状
（１）構成成分
本実験に用いた醤油粕は、短冊状の醤油粕を粉砕したもので、飼料として販売されているものである。このものの構成成分を以下に示す。
水分率                        ２９．２％（Ｗ／Ｗ）
揮発性有機物（ＶＴＳ）率      ５３．５％
炭素分率                      ９．６％
灰分率                        ７．７％
【００１９】
（醤油粕スラリー）
醤油粕１重量部に対し、水道水８重量部を加え、ハンドミキサーにて均一に混和し、スラリーを得た。このスラリーは、ｐＨ約５．０、電気伝導度約１２．０ｍＳ／ｃｍであった。
【００２０】
メタン種菌汚泥の育種
本実験においてメタン発酵の種菌には、株式会社シルビオのバイオガスプラントから採取したものと、有限会社関紀産業のバイオガスプラントから採取したものを用いた。前者のメタン種菌Ｎｏ．１は、牛糞尿を基にして発酵温度３７℃で育成したもので、後者のメタン種菌Ｎｏ．２は、豚糞尿を基にして４５℃で育成したものである。
【００２１】
（バッチ式メタン発酵試験）
（１）３リットルフラスコによるメタン発酵法および醤油粕分解過程の観察
上記メタン種菌汚泥Ｎｏ．１約２２００ｍｌに対して、醤油粕スラリー７２０ｇ（醤油粕８０ｇ＋水道水６４０ｇ）を加え、３７℃の温水浴中に保持した。
攪拌は、一日に数回行った。発酵日数が７日程度になると醤油粕の減りが目で見ても判るようになった。３３日後には含有している麦由来の固形物が若干認められるようになった。この上澄み部分が底に沈殿したものを回収して水で洗浄後乾燥したところ、固形物の量は乾燥状態で１ｇ程度であった。
このことから、本発明の装置によれば、醤油粕を用いて、効率的にメタン発酵を行い、醤油粕を殆ど完全に分解できることが判る。
【００２２】
（バッチ式メタン発酵試験）
（１）１０リットル発酵槽による繰返しメタン発酵試験
３７℃に設定された温水浴槽中に１０リットル発酵槽を２基設置し、生成したバイオガスは、２０リットルのポリエチレンバッグに補集した。
上記牛糞尿の種汚泥（メタン種菌汚泥Ｎｏ．１）を用いた発酵試験は３７℃で行い、豚糞尿の種汚泥（メタン種菌汚泥Ｎｏ．２）を用いた発酵試験は４３℃で行い、発酵槽の容量は７リットルとした。
４３℃発酵試験については９回、３７℃発酵試験については８回繰返した。
それぞれバイオガスの発生量を測定した。
なお、発酵日数を２０日、２５日とした。また、生成ガス量は醤油粕１ｋｇ当りの量に換算した。
上記試験において、塩分の影響を見るために、醤油粕をそのまま８倍の水で希釈したものと、８倍の水希釈し濾紙濾過した後乾燥して得られた脱塩醤油粕を再度８倍の水で希釈したものとを用いた。
この結果、醤油粕をそのまま水で希釈した原料の場合、生成するバイオガスの量（常温）は、４３℃発酵で約３００リットル／ｋｇ、３７℃発酵では約３５０リットル／ｋｇであった。醤油粕を一度水で洗浄したものでは、そのまま発酵させた場合よりも５０リットル／ｋｇ程度ガスの生成量は減少した。
生成したバイオガスの成分は、３７℃発酵２回目の試験時に採取したものを分析した。その結果、メタンが５９％、二酸化炭素が３５％、硫化水素は１２００ｐｐｍであった。
【００２３】
（発酵試験の繰返しによるｐＨおよび電気伝導度の変化）
バッチ式の発酵試験を繰返すにあたり、投入量にほぼ等しい量の消化液（発酵槽内の液面と底面の中間付近から採取）を抜出した。
この抜出し消化液の電気伝導度（含有するイオン量が多くなると数値も高くなる）およびｐＨ（水素イオン指数）を測定した。
３７℃発酵のものについて測定した。その結果、電気伝導度はバッチ試験の繰返し回数とともに上昇しており、その増加量は醤油粕を水で洗浄したものの方が、しないものに比べて低い値になっていた。
ｐＨもバッチ試験回数とともに下がる傾向が見られるが、電気伝導度の変化に比べるとバラツキがあることが判明した。
【００２４】
発酵時間に伴うバイオガス発生量の変化
上記発酵試験においては、２０日、２５日間のガス生成量を測定し、また発酵時間と伴うガス生成量の変化を調べた。
その結果、バイオガスの生成は発酵温度には関係なく、発酵開始後１０日あたりまでが活発であった。また、発酵温度が３７℃の場合の方が、４３℃で発酵させた場合よりもガス生成量は大きく、１０日後生成量で約１００リットル／ｋｇの違いが認められた。
発酵日数が１０日程度までは、３７℃での発酵の場合、醤油粕を水で洗浄したサンプルの方がガス生成量が若干大きい様相が認められた。
しかし、１２日後以降ではその関係は逆転し、４０日後のガス生成量は水で洗浄したサンプルでは約３７０リットル／ｋｇ、洗浄しないサンプルでは約４１０リットル／ｋｇであった。
４３℃で発酵させた場合、４０日後のガス生成量は醤油粕を水で洗浄したサンプルは、約３２５リットル／ｋｇであったが、洗浄しないもののそれは約３８０リットル／ｋｇとなった。
【００２５】
発酵槽内部の観察
３７℃の発酵温度で８回の試験を繰返した後の発酵槽内の状況を調べた。
その結果、醤油粕にそのまま水を加えてスラリー化したサンプルを用いた場合および、醤油粕を一度水で洗浄後水を加えてスラリー化したサンプルを用いた場合は、いずれも発酵液は、醤油粕自体の有する色が残り褐色を呈していた。
また、液面には発酵残さが浮いており、その量は両者とも同程度であった。
４３℃の発酵温度で９回の試験を繰返した発酵槽内の状況を調べた。
３７℃の場合と同様に、醤油粕を水洗浄しない発酵液および醤油粕を水洗浄した発酵液の色は、いずれも濃い褐色を呈し、液面に浮遊している残さは黒色化していた。４３℃での発酵の場合、発酵液が黒色になることから、そうした変化が浮遊残さ物内にも生じたためである。
【実施例３】
【００２６】
（大型のリアクターを用いた、醤油粕の連続式メタン発酵処理装置）
（１）受入槽
搬入された醤油粕は、地下受入槽に投入され、水道水および消化分離液と混合し、スラリー化してバイオガスリアクターに投入可能の状態（含水率９０％以上）に調整した。急激な内容物の変化をメタン細菌は嫌うため、牛糞および消化分離液に醤油粕を混合して醤油粕の割合を段階的に増加させた。
（２）発酵槽
直径７ｍの円筒形を有し、高さ７ｍの、気密性が完全に保たれる密閉式のタンクを、液面高３．１ｍ、高さ７ｍ（バイオガスリアクター部容積１２０ｍ３）と、気相部（ガスホルダー室、約７０ｍ３）とから構成し、使用した。
なお、発酵槽の外周壁に温水の通流するジャケットを設け、発酵槽内液温を３７℃に保持した。
（３）脱硫塔（脱硫装置）
投入する醤油粕の濃度にも依存すると考えられるが、バイオガスは主要成分であるメタンおよび二酸化炭素の他に硫化水素などの腐食性不純ガス成分を含んでいる。
そこで、この腐食性成分の硫化水素を除去するために、発生ガス量に対して５〜２０％程度の空気を供給し、消化分離液をポンプによって循環させることにより、脱硫塔壁面、上面および液面に生息していると思われる硫黄酸化細菌による生物脱硫方式により処理した。
（４）バイオガスエンジン発電機（コ・ジェネレーションシステム）
コ・ジェネレーション型とよばれる発電機によりバイオガスを燃焼させ、電力と排熱エネルギーを取得した。
なお、前記装置を３７℃に設定された温水湯浴中にセットし、１日に数回、発酵液を攪拌した。
【実施例４】
【００２７】
（醤油粕、牛糞および消化分離液の３者混合原料によるメタン発酵法）
醤油粕に牛糞および消化分離液を混合して、メタン発酵を３３日間行った。
結果を以下に示す。
【００２８】
（１）原料投入量
リアクター投入量              ３５００ｋｇ／日
原料含水率                    ９３〜９７％
醤油粕投入量                  １０７．４ｋｇ／日
牛糞投入量                    ５０．５ｋｇ／日
分離液固形分投入量            ４６．６ｋｇ／日
【００２９】
（２）バイオガス発生量        ９０．６ｍ３／日
メタンガス濃度                ５９．１％
二酸化炭素濃度                ３４．４％
期間平均のガス発生率          ２５．９ｍ３／ｔ
バイオガス発生は、期間平均で９０．６ｍ３／日で、安定して発生した。
メタンガス濃度も、５９．１％で安定していた。
【００３０】
（３）ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）（平均）
ＢＯＤ（原料）              ３１０００ｍｇ／ｌ
同（リアクター）            ３１００ｍｇ／ｌ
同（消化分離液）            １７００ｍｇ／ｌ
同（除去率）                ９０％
分解が良好に行われていることが判明した。
【００３１】
（４）ＣＯＤＭＮ（化学的酸素要求量）
ＣＯＤＭＮ（原料）          ２７１００ｍｇ／ｌ
同（リアクター）            １４７００ｍｇ／ｌ
同（消化分離液）            １２９００ｍｇ／ｌ
同（除去率）                ４６％
分解が良好に行われていることが判明した。
【００３２】
（５）塩分
醤油粕の場合、含まれている塩分について考える必要がある。塩分の変動については、硝酸銀滴定法により求めた塩化物イオン濃度をＮａＣｌに換算した数値を使用した。
原料塩化物イオン濃度（ＮａＣｌ換算）３９００ｍｇ／ｌ（０．６４％）
同（リアクター）（同）              ２２００ｍｇ／ｌ（０．３６％）
同（消化分離液）（同）              ２１００ｍｇ／ｌ（０．３５％）
【００３３】
（６）メタン発酵試験の結果
以上のメタン発生ガス量、メタンガス濃度、ＢＯＤの測定結果から、本発明の装置によれば、醤油粕を原料として高率良く、安定して、高濃度メタンバイオガスを収量多く得ることが判る。
【実施例５】
【００３４】
（醤油粕と、消化分離液との２者混合原料によるメタン発酵法）
前記実施例４に引続き、連続して醤油粕に牛糞および消化分離液を混合して、メタン発酵を１４日間行った。
結果を以下に示す。
【００３５】
（１）原料投入量
リアクター投入量              ３４００ｋｇ／日
原料含水率                    ９４〜９６％
醤油粕投入量                  １１２．４ｋｇ／日
牛糞投入量                    ０ｋｇ／日
分離液固形分投入量            ６０．３ｋｇ／日
【００３６】
（２）バイオガス発生量        １０９．９ｍ３／日
メタンガス濃度                ５７．６％
二酸化炭素濃度                ３１．６％
期間平均のガス発生率          ３２ｍ３／ｔ
バイオガス発生は、期間平均で１０９．９ｍ３／日で、安定して発生した。
メタンガス濃度も、５７．６％で安定していた。
【００３７】
（３）ＢＯＤ（生物化学的酸素要求量）（平均）
ＢＯＤ（原料）                ２６０００ｍｇ／ｌ
同（リアクター）              ３８００ｍｇ／ｌ
同（消化分離液）              ２７００ｍｇ／ｌ
同（除去率）                  ８５％
分解が良好に行われていることが判明した。
【００３８】
（４）ＣＯＤＭＮ（化学的酸素要求量）
ＣＯＤＭＮ（原料）            ２３９００ｍｇ／ｌ
同（リアクター）              １４３００ｍｇ／ｌ
同（消化分離液）              １４０００ｍｇ／ｌ
同（除去率）                  ４０％
分解が良好に行われていることが判明した。
【００３９】
（５）塩分
醤油粕の場合、含まれている塩分について考える必要がある。塩分の変動については、硝酸銀滴定法により求めた塩化物イオン濃度をＮａＣｌに換算した数値を使用した。
原料塩化物イオン濃度（ＮａＣｌ換算）３４００ｍｇ／ｌ（０．５６％）
同（リアクター）（同）              ２６００ｍｇ／ｌ（０．４２％）
同（消化分離液）（同）              ２４００ｍｇ／ｌ（０．３９％）
【００４０】
（６）メタン発酵試験の結果
醤油粕と消化分離液との２者混合原料を使用すると、安定的にバイオガスを発生させることが可能であることが判る。また、牛糞由来の有機分が減少して、また牛糞由来のメタン細菌が減少しても、醤油粕由来の有機分が増えたため、バイオガスが増加することが判る。すなわち、醤油粕を単独で使用し、高率良く、安定して、高濃度メタンバイオガスを収量多く得ることが判る。
【実施例６】
【００４１】
（醤油粕、希釈水の２者混和物によるメタン発酵法）
消化分離液を水道水で水希釈した希釈水を醤油粕に混合して、含水率を約９５％に調整し、これを原料としてメタン発酵を１２日間行った。
結果を以下に示す。
【００４２】
（１）原料投入量
リアクター投入量              ３１７０ｋｇ／日
原料含水率                    ９２〜９４％
醤油粕投入量                  ２２６．１ｋｇ／日
牛糞投入量                    ０ｋｇ／日
分離液固形分投入量            ４．２ｋｇ／日
【００４３】
（２）バイオガス発生量        １３２ｍ３／日
メタンガス濃度                ５７．０％
二酸化炭素濃度                ３３．９％
期間平均のガス発生率          ４１．６ｍ３／ｔ
【００４４】
（３）ＣＯＤＭＮ（化学的酸素要求量）
ＣＯＤＭＮ（原料）            ２８６００ｍｇ／ｌ
同（リアクター）              １４２００ｍｇ／ｌ
同（消化分離液）              １２８００ｍｇ／ｌ
同（除去率）                  ４７％
分解が良好に行われていることが判明した。
【００４５】
（４）塩分
醤油粕の場合、含まれている塩分について考える必要がある。塩分の変動については、硝酸銀滴定法により求めた塩化物イオン濃度をＮａＣｌに換算した数値を使用した。
塩分（ＮａＣｌ換算）            ０．７１〜０．８４％
同（リアクター）（同）          ０．５〜０．６５％
同（消化分離液）（同）          ０．５８〜０．６７
【００４６】
（５）メタン発酵試験の結果
以上のメタン発生ガス量、メタンガス濃度、ＢＯＤの測定結果から、本発明の装置によれば、醤油粕を単独原料として使用して、高率良く、安定して、高濃度メタンバイオガスを収量多く得ることが判る。
【実施例７】
【００４７】
（醤油粕および水道水の２者混合原料によるメタン発酵法）
醤油粕を水道水希釈し、含水率を９０％に調整した後１０日間メタン発酵を行った。
結果を以下に示す。
【００４８】
（１）原料投入量
リアクター投入量              ３２７０ｋｇ／日
原料含水率                    ８９〜９２％
醤油粕投入量                  ３２４．８ｋｇ／日
牛糞投入量                    ０ｋｇ／日
分離液固形分投入量            ０ｋｇ／日
【００４９】
（２）バイオガス発生量        １３１ｍ３／日
メタンガス濃度                ５３．１％
二酸化炭素濃度                ３６．４％
期間平均のガス発生率          ４０．１ｍ３／ｔ
バイオガス発生は、期間平均で１３１ｍ３／日で、安定して発生した。
メタンガス濃度も、５３．１％で安定していた。
【００５０】
（３）ＣＯＤＭＮ（化学的酸素要求量）
ＣＯＤ（原料）                ３５９００ｍｇ／ｌ
同（リアクター）              １３７００ｍｇ／ｌ
同（消化分離液）              １２６００ｍｇ／ｌ
同（除去率）                  ６２％
分解が良好に行われていることが判明した。
【００５１】
（４）塩分
醤油粕の場合、含まれている塩分について考える必要がある。塩分の変動については、硝酸銀滴定法により求めた塩化物イオン濃度をＮａＣｌに換算した数値を使用した。
塩分（原料）（ＮａＣｌ換算）        ０．７１〜０．８８％
同（リアクター）（同）              ０．５８〜０．７２％
同（消化分離液）（同）              ０．５２〜０．７１％
【００５２】
（５）メタン発酵試験の結果
以上のメタン発生ガス量、メタンガス濃度、ＢＯＤの測定結果から、本発明の装置によれば、醤油粕を単独原料として使用し、高率良く、安定して、高濃度メタンバイオガスを収量多く得ることが判る。
【００５３】
（６）受入槽含水率、リアクター含水率、消化率について分析した。
結果を表１に示す。
なお、消化率は、投入汚泥中の有機分がガス化および液化して減少する割合であり、次式により算出した。
消化率（％）＝〔１−Ａ／Ｂ〕×１００
ただし、Ａ＝投入汚泥の無機分（％）×消化汚泥の有機分（％）
Ｂ＝投入汚泥の有機分（％）×消化汚泥の無機分（％）
【００５４】
表１
受入槽含水率（％）      リアクター含水率（％）      消化率（％）
９６．８                ９６．５                    ７１
９５                    ９６．７                    ５０
９５．７                ９６．０                    ８７
９４．０                ９７．３                    ６４
９４．８                ９７．３                    ６９
９３．５                ９６．９                    ６８
９３．４                ９６．７                    ７８
９０．７                ９７．９                    ８７
９２．０                ９５．５                    ６２
９０．４                ９６．９                    ７１
９１．８                ９６．３                    ７１
（平均    ７０．７）
消化率の平均は、７０．７であり、分解が良好に進んでいることが判る。
【００５５】
（７）揮発性有機酸について分析し、その濃度を測定した。
その結果、揮発性有機酸濃度は、通常３００〜５００ｍｇ／ｌで２０００ｍｇ／ｌを超えると、メタン細菌の活動が鈍り、消化に影響があると言われている。
しかし、本発明では、揮発性有機酸濃度は１３０〜８１０ｍｇ／ｌの範囲であり、酸の蓄積による発酵障害はないと考えられる。
【００５６】
（８）コ・ジェネレーションシステミ型のバイオガスエンジン発電機Ｐｒｅｍｉ２２
・定格発電出力          ２２ｋｗ
・総エネルギー変換効率  ８７．２％
・発電効率              ２８．２％
・排熱回収効率          ５８．２％
・騒音                  ６５ｄＢａ／１０Ｍ
・振動                  超低振動型
【００５７】
（９）バイオガスエンジン発電機の運転時間と消費電力
２月および３月のバイオガス発生量を全て、バイオガスエンジン発電機で発電した場合の発電可能能力を調査した。結果を表２に示す。
【００５８】
表２
バイオガス      一日当りの発生量      消費電力
発生量（ｍ３）    （ｍ３／日）        （ｋｗｈ／月）
２月        ２４３１        ８６．８              ４４５２．８
３月        ３０３９        ９８．０              ５１４２．３
発電可能電力は、２月は４５５２．８ｋｗｈであり、３月は５１４２．３ｋｗｈであった。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明によれば、醤油粕を用いて、効率的にメタン発酵を行い、メタンガス純度の高いバイオガスを安定して得る醤油粕のメタン発酵処理装置を提供することができる。
本装置によれば、ＢＯＤが３１０００ｍｇ／ｌおよびクロルイオン濃度が３９００ｍｇ／ｌの醤油粕スラリーにおいて、ＢＯＤ除去率が約９０％を達成することが可能となる。
また、本装置によれば、メタンガス濃度が５３％以上と高く、地方都市の都市ガスとほぼ同じで、良質なガスが安定して得られる。
また、消化液から固液分離されて得られる固形分は、コンポストとして好適であり、農業における野菜栽培、園芸植物の栽培用肥料として利用でき、また分離液は水処理が容易であり、また液肥としても利用が可能である特徴を有する。
さらにまた、バイオガスは脱硫装置にて硫化水素を取り除き、その後、コジュネ型発電機で電力に変換可能で、また発電機から出る排熱は発酵槽の加温に利用可能となる。
また本装置によればバイオガス発生量は、期間平均で安定的に発生し、メタンガス濃度もほぼ一定して得られる効果を奏する。
また、本装置によれば、ＢＯＤ除去率が９０％近い値が得られ、またＣＯＤ除去率もほぼ５０％に近い値が得られる。したがって、その後の水処理が比較的容易である利点を有する。
本装置は、醤油粕を処理原料としており、牛豚糞尿などと比べると分解率が高く、発酵終了後に残る固形物の量が非常に少ない特徴を有する。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一具体例を示す、醤油粕のメタン発酵処理装置の概略説明図を示す。
【符号の説明】
【００６１】
１・・発酵槽（リアクター）
２・・ガスホルダー室
３・・発酵槽内液温を所定の品温に加熱する手段
４・・攪拌装置
５・・メタン発酵槽本体
６・・醤油粕の受入槽
６a・・醤油粕原料投入口
６b・・水性液投入口
６c・・水道水の投入口
６d・・攪拌手段
７・・消化液収納槽
８・・ガス排出管
９・・ポンプ
１０・・パイプ
１１・・パイプ
１２・・濾液槽
１３・・脱硫装置
１４・・固液分離機
１５・・パイプ
１６・・発電機
１７・・醤油粕収納ホッパー
１８・・定量排出機
１９・・移送機（スクリューフィーダー）
イ・・固形物はコンポストとして利用
ロ・・濾液は水処理装置で処理
【図１】
2005007390.tif 000003